Síntesis y caracterización de heteroestructuras de películas delgadas de ZnO: AI/ZnS

摘要

La energía en base a combustibles fósiles será un problema en el mediano plazo debido a que sus recursos son finitos, por lo tanto se requiere una nueva tecnología para que sirva de recambio; de las actuales tecnologías promisoria para ser la nueva fuente de energía en el mundo, una de las más importantes es la de generación a partir de celdas solares, las cuales han sido investigado exhaustivamente, sin embargo, no se ha logrado un gran avance en la implementación a nivel mundial, debido su alto costo, por lo cual es necesario reducir los costos de esta tecnología. Para esto se requiere hacer uso de técnicas de síntesis de materiales con bajo costo, además del uso de materiales abundantes en la corteza terrestre y de baja toxicidad. De los diferentes tipos de celdas solares en investigación, las celdas solares que usa la tecnología de películas delgadas semiconductoras llamadas de segunda generación, cumplen con los requisitos necesarios, ya que las técnicas de depósito para estas películas son de bajo costo, como por ejemplo la técnica de baño químico o la técnica de roció pirolítico. En busca de materiales que cumplan con los requisitos, se eligieron el óxido de zinc (ZnO) y el sulfuro de zinc (ZnS), el ZnO al ser dopado con aluminio, forma ZnO:Al, que es un un óxido conductor transparente (TCO); mientras que el ZnS es un material semiconductor con brecha de energía amplia por lo que permite el paso de la mayor parte del espectro solar; a este material se le conoce como capa ventana, los materiales planteados son abundantes, no tóxicos y con costos moderados. En este proyecto de investigación se plantea la síntesis de ZnO:Al y ZnS, mediante la técnica de roció pirolítico, además de la unión de ambos para formar una heteroestructura. Los resultados de difracción rayos X realizados en las películas delgadas preparadas por esta técnica, indicaron la presencia de la fase ZnO tipo wurzita, mientras que para la heteroestructura, se observó que consiste en ZnS con estructura wurzita hexagonal. La caracterización de propiedades ópticas mediante UV-Vis muestra que las películas y la heteroestructura obtenida tienen una transmitancia promedio del 90%, con brechas de energía que se encuentran entre 3.2 y 3.3 eV. La conductividad de las películas delgadas y la heteroestructura variaron de un rango de 103 a 10-2 (Ωcm)-1 .